Index · Artikel · Ist Junk DNA Wirklich Junky?

Ist Junk DNA Wirklich Junky?

2013-10-03 3
   
Advertisement
résuméDancers 'Interpretation von DNA-Schleifen In den 12 Jahren , da das menschliche Genom sequenziert wurde, so viele Lebewesen haben ihre DNA entziffert-Austern, Bienen, Aale, Kamele, Krallenfrösche hatten, Elefanten Haie-dass es schwer ist , ein Gähnen
Advertisement

Ist Junk DNA Wirklich Junky?

Dancers 'Interpretation von DNA-Schleifen

In den 12 Jahren , da das menschliche Genom sequenziert wurde, so viele Lebewesen haben ihre DNA entziffert-Austern, Bienen, Aale, Kamele, Krallenfrösche hatten, Elefanten Haie-dass es schwer ist , ein Gähnen manchmal zu unterdrücken. Aber jeder so oft, ein Genom schneidet durch die Gleichgültigkeit und macht Genetiker Augen glotzen aus. Nehmen Sie die buckligen bladderwort , eine bescheidene Wasserpflanze , deren DNA sequenziert wurde im vergangenen Mai.

Der buckligen bladderwort hat gelbe, Löwenmäulchen-wie Blumen, und es ist tatsächlich Fleisch fressenden, in der Lage einzufangen und nicht nur Insekten essen, sondern sogar Kaulquappen und kleine Fische. Aber diese Kombination von Schönheit und Tod ist nicht das, was die bladderwort besonders macht. Die meisten Organismen haben jede Menge Junk-DNA-weniger abwertend, DNA-Poltern ihre Zellen nicht-codierende. Der bladderwort nicht: 97 Prozent ihrer DNA ist klassisch, fleißig, Protein-Aufbau-DNA. Und das schlanke, bedeuten bladderwort DNA Herausforderungen einige modische Begriffe wie alle DNA funktioniert, einschließlich (wenn nicht sogar vor allem) in Menschen.

Zunächst wird eine Grundierung auf Junk-DNA, einer der am meisten geschmäht Begriffe in der Wissenschaft. Wer nahm Bio 101 erinnert sich (wenn auch nur vage), dass die DNA in RNA gedreht wird, was wiederum wird in Proteine ​​umgewandelt. Die Protein-produzierenden DNA-Abschnitte werden Gene genannt, und Gene befinden sich auf viel längere Moleküle Chromosomen genannt.

Vor einem Jahrhundert, als Biologen mit der großen Anzahl von verschiedenen Proteinen benötigt in den Griff kam den Körper aufzubauen und zu pflegen, beschlossen sie, dass die Gene auf den Chromosomen sehr eng zusammen verpackt werden müssen, da eine dichte Packung effizienter wäre. Sie konnten nicht mehr falsch gewesen sein. Beim Menschen eine typische Art in dieser Hinsicht, weniger als 2 Prozent unserer 3 Milliarden Buchstaben der DNA tatsächlich baut Proteine. Chromosome waren eher wie große Sahara Brachen, durch Oasen von Genen nur sporadisch aufgebrochen.

Also, was bedeutet, dass zusätzliche 98 Prozent tun? Hier ist, wo die Dinge umstritten bekommen. Einige der Über den Pseudo , den Transposons , die langweilige Strecken , wo Mutter Natur ihre Finger nach unten auf der Tastatur gehalten ( ACACACACACA ...) -Ist wie Müll suchen. Heck, 8 Prozent unseres Genoms ist nichts anderes als alte, kaputte Virus-DNA, das genetische Äquivalent eines Pontiac Firebird auf cinderblocks. Der Name Junk - DNA entstanden in den frühen 1970er Jahren als Sammelbegriff für diese cruft .

Auch in der Zeit, wenn auch beanstandete einige Wissenschaftler den Begriff als zu abweisend. Molekularbiologen hatten schon Bits von Müll entdeckt, die weit davon entfernt ist irrelevant, es tatsächlich geschafft Gene: Sie drehten sich um Gene ein- oder ausgeschaltet und geregelt, wann und wo Gene aktiv waren. Da immer mehr Beispiele für diese Art der Kontrolle in den 1980er Jahren entstanden, schien der Begriff Junk - DNA weniger geeignet.

Die Proteste wuchsen besonders laut nach dem Human Genome Project (etwas willkürlich) beschlossen, das Genom vollständig in 2003 sequenziert, um zu erklären, bevor die meisten Genetiker argumentiert, dass auf der Basis unserer Größe und Köpfchen, Menschen rund 100.000 Gene haben müssen. Das Human Genome Project erschienen nur 23.000 . (Das ist weniger als die bladderwort der 28.500 übrigens.) Biologen nun eine doozy einem Dilemma: Wie kann eine Spezies so komplex wie Homo sapiens erhalten , indem mit so wenigen Genen?

Eine gute Wette wurde nicht-kodierenden DNA. Auch hier können Gene ein- oder ausschalten DNA nicht-kodierende oder sie Proteine ​​machen produzieren schneller oder langsamer. Es hilft auch, Spleiß und remix genetischem Material, verschiedene Arten von Zellen (Neuronen vor allem) ermöglicht, ihre RNA und Proteine ​​anpassen. Mit anderen Worten, DNA nichtcodierenden erlaubt uns ein Gen in vielerlei Hinsicht zu verwenden, die effektive Zahl multipliziert wird. Vielleicht, dann war es nicht allein Gene, die Menschen besonders gemacht; es war , wie wir Gene verwendet , die gezählt.

Nichtcodierende DNA auch neue Leads auf Heilung von Krankheiten angeboten. Ehrlich gesagt, hat die Sequenzierung des menschlichen Genoms nicht gerecht geworden seinem Hype hier: Fast keine neuen Behandlungen entstanden, und es gibt nicht viele in der Pipeline, auch nicht . Es sieht besonders düster aus für die gemeinsame Killer wie Diabetes und Herzerkrankungen. Diese Beschwerden haben eindeutig eine genetische Komponente. Aber als Wissenschaftler Gene Umfrage suchen, welche Mutationen Patienten gemeinsam haben, sie kommen leer. Mit anderen Worten, weit von dieser Erkrankungen unter Verwendung genetics härtende können Wissenschaftler finden nicht einmal die richtige DNA abzuzielen. Genetiker sind Hashing noch heraus die Details, warum dieser Ansatz whiffed, aber ein Teil des Problems könnte ein Fehler sein zu verstehen, wie nicht-kodierenden DNA zu Krankheiten beiträgt.

Diese hohen Erwartungen für nicht - kodierenden DNA erreichte im letzten Herbst dank einem ehrgeizigen Projekt bekannt als ENCODE . Er setzte jeden letzten Bit von nicht-kodierenden DNA im menschlichen Genom zum Katalog heraus. Es kostete 288 Mio. $ und produzierte eine Supernova - Ausbruch von 30 wissenschaftlichen Arbeiten im September letzten Jahres, einschließlich einer Übersichtsartikel in der Natur mit 442 Co-Autoren. Aufgrund seiner Größe und Umfang abgedeckt ENCODE viel. Aber ihre Führer trompetete ein Hauptergebnis vor allem: dass 80 Prozent der nicht-kodierenden DNA eine Art biologische Funktion hatte. Das war wie Columbus fünf neue Kontinente auf einmal ganz neue Welten der unerwartete genetische Aktivität und potentielle therapeutische Targets zu entdecken zu nutzen. Wenn das Humangenomprojekt Hoffnungen über genetische Medizin entleert, gepumpt ENCODE sie rechts wieder nach oben.

Während der ganzen Zeit jedoch einige Wissenschaftler wurden über ENCODE Murren, und in einer ganze Reihe von Papieren aus früheren diesem Jahr , argumentierte sie , dass ENCODE gewaltig war Anpreisung selbst. Insbesondere bestritten sie die Behauptung, dass 80 Prozent des Genoms irgendwie "aktiv" war oder "funktional." Zum Beispiel, manchmal DNA in RNA transkribieren Zellen nur zu drehen und zu zerstören später, dass RNA-Momente. Es ist Sisyphos Arbeit, die nicht den Organismus nützt überhaupt, aber dennoch ENCODE gezählt, dass die DNA als funktional. (Ein ENCODE Führer gab sogar zu, dass , um zu bestimmen , bei dem Versuch , welcher Prozentsatz der DNA sollten sie als count "funktional" sein Team hatten mit unterschiedlichen Definitionen herumgespielt, in einem Bereich resultierende zwischen 20 und 80 Prozent. Sie schließlich die 80 zu schieben entschieden Prozent, weil "die größere Zahl ... zu Hause, die Auswirkungen dieser Arbeit zu einem viel breiteren Publikum bringt.")

Mit anderen Worten, beschwerte sich Kritiker, hatte ENCODE "funktionelle DNA" definiert, so breit, dass der Begriff jede Bedeutung verloren. Kein Biologe bestreitet wirklich ENCODE Ziel: Einige Junk-DNA hat eine Funktion haben, und wir müssen sie zu verstehen. Aber in das Baby zu speichern, kann ENCODE viel scummy bathwater gespeichert haben, auch.

Die wissenschaftliche spiel war genug hart, aber Kritiker arbeitete sich wirklich in einen Schaum über Marketing - Kampagne ENCODE, die Dutzende von Interviews enthalten, eine iPad - App und eine Werbe-Cartoon . Ein Kritiker gleich die Medien drängen mit " Trickserei-of-Hand ." Ein anderer kündigte an, dass er sei "bereit zu trinken [ihn] selbst in einen Stupor ." Ein besonders vitriolic Papier schalt die ENCODE Wissenschaftler "absurden Schlussfolgerungen" und "Selbst Servieren "Verhalten; Abschnitt auch die Bestätigungen enthält abfällige Kommentare. Das Papier schloss, weniger als großmütig, dass "die ENCODE Ergebnisse von einem seiner Autoren vorhergesagt wurden die Umschreiben der Lehrbücher zu erfordern. Wir sind uns einig, viele Lehrbücher mit Marketing zu tun, die Massenmedien Hype und Öffentlichkeitsarbeit neu beschrieben werden kann. "

Wenn all dies nicht genug war, sprang das intelligente Design Publikum bald in den Kampf, die Debatte noch erbitterte machen. Kurz gesagt, die Befürworter von intelligenten Design-einem Zweig des Kreationismus, die wissenschaftliche Sprache verwendet, aber nicht wissenschaftlichen Ideen oder Standards der evidenz stark gesichert ENCODE. Warum? Da die schiere Masse von Junk-DNA in uns nicht gut reflektieren Gottes technischen Fähigkeiten. Warum nicht beseitigen den Abfall, Big Guy? Aber wenn die meisten nicht-codierende DNA einen wesentlichen Zweck hat, dann vielleicht gestaltete Gott uns Molekül für Molekül, nachdem alle. Und wenn das der Fall ist, na ja, dann ist Evolution Koje und Jesus Christus für unsere Sünden gestorben (oder so ähnlich-ihre Argumentation ist ein bisschen fuzzy). Um klar zu sein, behauptet niemand, dass ENCODE Wissenschaftler intelligentes Design unterstützen. Aber Kritiker, dass besorgt, zusätzlich zu fehlerhaft Wissenschaft produziert, ENCODE stellte auch Munition für den Feind.

Nun endlich die Armen humped bladderwort wurde in die Widrigkeit gezogen. Millionen und Abermillionen von Jahren hatte die bladderwort einen normalen Zahl von Junk-DNA. (Wir wissen das, weil es einen Vorfahren mit Trauben und Tomaten teilt, von denen beide ziemlich aufgebläht sind mit Müll.) Aus welchem ​​Grund, aber es begann, dass die Fremd-DNA von Generation zu Generation zu vergießen, bis es am svelte Genom von heute angekommen . Zur gleichen Zeit, und hier ist der Schlüssel-der bladderwort viel hat sich weiterentwickelt, auch neue Züge aufnimmt. Tatsächlich sind die Wasserfallen sind es entwickelte sich Bugs und Kaulquappen zu fangen eines der Wunder der Pflanzenwelt, der fähig ist geschlossen in weniger als einer Millisekunde Schnappen, Hunderte von Zeit schneller , als Sie Ihre Augen blinzeln. Mit anderen Worten, auch wenn das Genom der bladderwort bekam erheblich einfacher, bekam seinen Körper mehr komplex, die die Idee untergräbt, dass 80 Prozent der Junk-DNA etwas tut, von entscheidender Bedeutung. Und sicher genug, die Wissenschaftler, die die bladderwort Genom entschlüsselt nahm einen Schlag an ENCODE in ihrem Papier.

Natürlich könnte man jetzt argumentieren , dass es die ENCODE - Kritiker , die die Dinge Streckung. Das Genom des bladderwort, eine Pflanze, erzählen Sie uns wirklich über das Genom des Homo sapiens, ein Tier Immerhin , wie viel? Aber auch im Tierreich gibt es im Grunde keine Korrelation zwischen Genomgröße und Raffinesse. Die Lungenfisch , zum Beispiel, hat eine enorme Genom einige 133.000.000.000 Buchstaben lang, 40 mal größer als das menschliche Genom. Inzwischen bestimmte Arten von Takifugu Kugelfisch - (in) berühmt als gelegentlich giftige Delikatesse in Japan haben ein kleines Genom, nur 365 Millionen Buchstaben. Und weder Fisch ist offensichtlich komplexer oder gut angepasst. Manche Kreaturen laden auf Junk, andere abspecken, aber beide gedeihen können.

In einem unruhigen Gebiet der Wissenschaft, ist es einfach , zwischen zwei Extremen zu peitschen Junk - DNA vollständig notwendig ist , Nein, nein, warten Es ist völlig unnötig Atmen Sie tief durch :.!.! Die Antwort an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit liegt irgendwo dazwischen. Aber niemand weiß, welche Ende des Spektrums näher an der Wahrheit ist. Wird das Epitheton Junk - DNA beweisen genauer als wir erkennen, oder wird es als die größte falsche Bezeichnung in der Wissenschaft nach unten gehen? Ein Teil der Antwort liegt darin, und es wird klarer, wenn wir mehr und mehr Menschen sequenzieren. Aber wir brauchen auch die Sequenzierung Schwämme und Würmer und Elefanten Haie zu halten, um uns eine breitere Perspektive. Diese Organismen können ein wenig dunkel oder matt erscheinen, es ist wahr. Aber dann wieder, so hat auch die buckligen bladderwort.

TOP

  • Day/
  • Week/
  • Original/
  • Recommand

Updated